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1、
第十三章 第五節(jié) 光的衍射
基礎(chǔ)夯實(shí)
一、選擇題(1~4題為單選題,5題為多選題)
1.如圖所示的四個(gè)圖形中哪個(gè)是著名的泊松亮斑的衍射圖樣( B )
解析:由泊松亮斑衍射圖樣特點(diǎn)可判選項(xiàng)B正確。
2.觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí),把縫寬由0.2mm逐漸增大到0.8mm,看到的現(xiàn)象是( A )
A.衍射條紋的間距逐漸變小,衍射現(xiàn)象逐漸不明顯
B.衍射條紋的間距逐漸變大,衍射現(xiàn)象越來越明顯
C.衍射條紋的間距不變,只是亮度增強(qiáng)
D.以上現(xiàn)象都不會(huì)發(fā)生
解析:觀察衍射圖樣發(fā)現(xiàn):狹縫的寬度逐漸變小,衍射現(xiàn)象越明顯,衍射條紋間距變大。本題是縫寬增大,所以選項(xiàng)A正確。
3.
2、在學(xué)習(xí)了光的衍射現(xiàn)象后,徐飛回家后自己設(shè)置了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏,在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過程中,他在屏上看到的現(xiàn)象是( B )
A.先是圓形亮區(qū),最后完全黑暗
B.先是圓形亮區(qū),再是圓形亮環(huán),最后完全黑暗
C.先是圓形亮環(huán),最后完全黑暗
D.先是圓環(huán)亮環(huán),然后圓形亮區(qū),最后完全黑暗
解析:在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過程中,當(dāng)孔較大時(shí),光沿直線傳播,在屏上得到圓形亮斑;當(dāng)孔的直徑減小到與光波的波長(zhǎng)相近時(shí),產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象,屏上將出現(xiàn)明、暗相間的亮環(huán),當(dāng)孔繼續(xù)減小到完全閉合,沒有光到達(dá)屏上時(shí),屏上完全黑暗。
4.在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,通
3、過緊靠眼睛的卡尺測(cè)腳形成的狹縫,觀看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈絲(燈管或燈絲都要平行于狹縫),可以看到( C )
A.黑白相間的直條紋 B.黑白相間的弧形條紋
C.彩色的直條紋 D.彩色弧形條紋
解析:白熾燈發(fā)出的是復(fù)色光,其中各種色光的波長(zhǎng)不同,產(chǎn)生的衍射條紋間距不同,各單色光相互疊加,成為彩色直條紋。
5.關(guān)于衍射,下列說法正確的是( AB )
A.衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加后產(chǎn)生的結(jié)果
B.雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象
C.一切波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
D.影的存在是一個(gè)與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實(shí)
解析:衍射圖樣是復(fù)雜的光波的疊加現(xiàn)象,雙縫干涉中光通過二個(gè)狹縫時(shí)均發(fā)生衍射現(xiàn)
4、象,一般現(xiàn)象中既有干涉又有衍射。一切波都能發(fā)生衍射,但要發(fā)生明顯的衍射,需要滿足障礙物的尺寸小于或相當(dāng)于波長(zhǎng)的條件。
二、非選擇題
6.如圖所示,在“觀察光的衍射現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,保持縫到光屏的距離不變,增加縫寬,屏上衍射條紋間距將__減小___(選填“增大”“減小”或“不變”);該現(xiàn)象表明,光沿直線傳播只是一種近似規(guī)律,只有在__光的波長(zhǎng)比障礙物小得多___情況下,光才可以看成是沿直線傳播的。
解析:當(dāng)縫寬d增大時(shí),Δx減小,當(dāng)光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí),光的衍射現(xiàn)象不明顯,光將沿直線傳播。
7.分析以下現(xiàn)象產(chǎn)生的原因:
(1)通過盛水的玻璃杯,在適當(dāng)?shù)慕嵌?,可看到彩色光?
(2)
5、菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色;
(3)隔著帳??催h(yuǎn)處的燈,見到燈周圍輻射彩色的光芒;
(4)光線照在花布上,可以看見花布上的圖樣。
解析:(1)白光通過盛水的玻璃杯發(fā)生折射,在適當(dāng)?shù)慕嵌?,各色光分離較大,可看到彩色光。
(2)光經(jīng)過菜湯上油膜的前后兩個(gè)表面發(fā)生反射,兩列反射光波相互疊加,產(chǎn)生干涉條紋,因此菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色。
(3)遠(yuǎn)處燈發(fā)出的光經(jīng)過帳幔的縫隙,產(chǎn)生衍射,因此可見到燈周圍輻射彩色的光芒。
(4)光線照在花布上看見花布的圖樣,是由于光的反射與吸收的結(jié)果。花布是由各種顏色的花紋組成的,當(dāng)白光照在花布上時(shí)紅色花紋反射紅光,吸收其他顏色的光,這樣我們?cè)谠撐恢弥豢吹郊t色。同理可以看
6、到各種花紋反射的顏色。這樣可以看到花布的圖樣。
能力提升
一、選擇題(1、2題為單選題,3、4題為多選題)
1.關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象,下列說法正確的是( D )
A.光的干涉現(xiàn)象遵循波的疊加原理,衍射現(xiàn)象不遵循波的疊加原理
B.光的干涉條紋是彩色的,衍射條紋是黑白相間的
C.光的干涉現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性,光的衍射現(xiàn)象不能說明這一點(diǎn)
D.光的干涉和衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結(jié)果
解析:從成因分析,光的干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結(jié)果,兩者都表明光是一種波,故A、C錯(cuò),D正確。從條紋特點(diǎn)看,雖然條紋寬度、間距方面兩者有所區(qū)別,但單色光的干涉條紋、衍射條紋都是明(由單色光的顏
7、色決定)暗相間的,白光的干涉條紋、衍射條紋都是彩色的,故B錯(cuò)。
2.(成都市2016年高三模擬)如圖所示的四種明暗相間的條紋,分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)。則在下面的四個(gè)圖中從左往右排列,亮條紋的顏色依次是( B )
A.紅 黃 藍(lán) 紫 B.紅 紫 藍(lán) 黃
C.藍(lán) 紫 紅 黃 D.藍(lán) 黃 紅 紫
解析:從圖樣可以看出從左數(shù)第1、3個(gè)圖為干涉圖樣,由Δx=λ可知,從左數(shù)第1個(gè)圖為紅光的干涉圖樣,第3個(gè)圖為藍(lán)光的干涉圖樣;第2、4個(gè)圖為衍射圖樣,且第4個(gè)圖衍射明顯,故第4個(gè)圖應(yīng)為黃光的衍射
8、圖樣,故選B。
3.關(guān)于光的衍射現(xiàn)象,下面說法正確的是( AC )
A.紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋
B.白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋
C.光照到不透光小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑,說明發(fā)生了衍射
D.光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑,說明光沿直線傳播,不存在光的衍射
解析:?jiǎn)紊庹盏姜M縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋。白光的衍射圖樣是彩色條紋。光照到不透明圓盤上,在其陰影處出現(xiàn)亮點(diǎn),是衍射現(xiàn)象。光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分,D項(xiàng)中屏上大光斑的邊緣模糊,正是光的衍射造成的,不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象。
4.在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,下列說法中正確的是( ACD )
A.將入射光由
9、黃色換成綠色,衍射條紋間距變窄
B.使單縫寬度變小,衍射條紋間距變窄
C.換用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照射,衍射條紋間距變寬
D.增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬
解析:當(dāng)單縫寬度一定時(shí),波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,即偏離直線傳播的路徑越遠(yuǎn),條紋間距也越大;當(dāng)光的波長(zhǎng)一定時(shí),單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,衍射條紋間距越大;光的波長(zhǎng)一定、單縫寬度也一定時(shí),若增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距也會(huì)變寬,故選項(xiàng)A、C、D正確。
二、非選擇題
5.如圖所示,甲、乙兩圖是單色光分別入射到兩圓孔形成的圖象,由圖判斷甲是光的__衍射___(選填“干涉”或“衍射”)圖象。圖甲所對(duì)應(yīng)的圓孔孔徑__小于___(選
10、填“大于”、“小于”或“等于”)圖乙所對(duì)應(yīng)的圓孔孔徑。
解析:圖甲所示,單色光通過小孔出現(xiàn)明暗相間且寬度不等的條紋,這是光的衍射現(xiàn)象。圖乙是個(gè)圓亮斑,說明光沿直線傳播,沒有發(fā)生衍射,圖乙所對(duì)應(yīng)的圓孔孔徑遠(yuǎn)大于單色光的波長(zhǎng),也大于發(fā)生衍射現(xiàn)象的圖甲所對(duì)應(yīng)的圓孔孔徑。
6.某同學(xué)自己動(dòng)手制作如圖所示的裝置觀察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫屏,整個(gè)裝置位于一暗箱中,實(shí)驗(yàn)過程如下:
(1)該同學(xué)用一束太陽光照射A屏?xí)r,屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋;移去B后,在屏上出現(xiàn)不等間距條紋,此條紋是由于__光的衍射___產(chǎn)生的。
(2)移去A后,遮住縫S1或縫S2中的任一個(gè),C上均出現(xiàn)一窄亮斑
11、。出現(xiàn)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因是__雙縫S1、S2太寬___。
解析:(1)移去B后只剩下單縫,故發(fā)生單縫衍射形成條紋,故此條紋是由于光的衍射產(chǎn)生的。
(2)沒有出現(xiàn)條紋而只出現(xiàn)一個(gè)窄亮斑,說明衍射現(xiàn)象不明顯,故主要原因是雙縫S1、S2太寬。
7.如圖所示是通過游標(biāo)卡尺兩測(cè)量腳間的狹縫觀察白熾燈線光源時(shí)所拍下的四張照片。
(1)試通過圖樣分析四張照片對(duì)應(yīng)的兩測(cè)量腳間的寬度大小關(guān)系。
(2)試說明照片(4)中中央條紋的顏色及成因。
解析:(1)從四張照片的單縫衍射圖樣可以看出,由圖(1)到圖(4),衍射現(xiàn)象越來越明顯,說明兩測(cè)量腳間的狹縫越來越小,因此由圖(1)到圖(4)四張照片對(duì)應(yīng)的兩測(cè)量腳間的寬度越來越小。
(2)圖(4)中中央條紋的顏色為白色,因?yàn)楦鞣N色光在屏中央均為亮條紋,七色光疊加后,中央條紋即為白色。
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